Новости искусства

В aрxив дaнныx кoсмичeскoгo тeлeскoпa XMM-Newton, нeoднoкрaтнo прoвoдившeгo нaблюдeния Тумaннoсти Aндрoмeды (М31) в диaпaзoнe x-ray, удaлoсь нaйти сигнaлы, с пeриoдoм 1,2 с, чтo укaзывaeт нa пeрвый pulsar, с увeрeннoстью, oбнaружили зa прeдeлaми нaшeй Гaлaктики и спутникoв — бoльшoгo и Мaлoгo Мaгeллaнoвыx Oблaкoв. Истoчник сигнaлa 3XMM J004301.4+413017 прeдстaвляeт сoбoй двoйнoй систeмы, в кoтoрыx нeйтрoннaя звeздa пoглoщaeт мaтeрию свoeгo питoмцa — «oбычнoй» звeзды. Пeриoд oбрaщeния этoй двoйнoй систeмы вокруг общего центра массы 1,27 дней.

Открытие рентгеновских пульсаров было так, еще в 1971 году, когда первый рентгеновской орбитальной обсерватории Ухуру зарегистрировано регулярных пульсаций яркости в диапазоне x-ray, с периодом примерно 4,8 с от источника Центавр Х-3 (Центавр Х-3). До этого были известны только радиопульсары.

Первый радиопульсар в июне 1967 года, неожиданно обнаружил на радиотелескопе Маллардовской радиоастрономической обсерватории (Mullard Radio Astronomy Observatory) из Кембриджского университета Джоселин Белл (Джоселин Bell Burnell), аспирантка Энтони Хьюиша (Antony Hewish). Хьюиш получил за это в 1974 году Нобелевскую премию (совместно с Мартином Райлом), а Белл, чья подпись под исторической статье был вторым нобелевским комитетом отмечен не был (справедливости ради надо сказать, что сам Белл профессионально относился к этому; больше читайте Господа. Горькавого в «- История о молодой Джоселин Белл, пульсары и телеграмму от людей зеленые»).

Чрезвычайно короткий период пульсации такие источники отметили, что это может быть только вращающиеся нейтронные звезды, потому что даже белые карлики не является достаточно компактным, чтобы вращаться с такой скоростью угловые (на то, что источником излучения служит вращающаяся поверхность, а не газовый или плазменный конгломерат, очки чрезвычайно высокая стабильность пульсаров).

Механизм работы пульсаров

Массы нейтронных звезд сравнимы с массой Солнца, но типичный размер — 20-40 км (см. курс. С. Попова «Зоопарк нейтронных звезд» и в главе «Разнообразие нейтронов звезды» из книги С. Попова «Суперобъекты»). Это сверхплотные остатки выгоревших массивных звезд, вспышки сверхновых. На начальном этапе жизни нейтронные звезды, как правило, обладают не только описанию магнитных полей (1012-1013 Гс, в то время как на Земле всего около 1 Гс), но и вращаются очень быстро, так как в силу закона сохранения момента импульса при сжатии звезда дополнительно проводится так же, как фигуристке, прижимающей руки к телу.

С настолько сильное магнитное поле, а с чрезвычайно большой скорости вращения на поверхности нейтронной звезды распадаются на заряженные частицы, порождает вторичную плазму, которая удаляется от пульсара магнитные линии. Основной поток плазмы носить внутри довольно узких конусов с вершинами в области магнитных полюсов. Эта плазма становится источником радиоизлучения. Эффект пульсара возникает из-за того, что ось вращения звезды часто не совпадает с осью магнитного диполя, и на Земле бежит, как если бы луч космической радиомаяка.

Постепенно pulsar теряет вращательную энергию, а магнитное поле исчезает. Из-за этого вещество получает возможность выйти на поверхность пульсара в районах полюсов, разогревшись до десятков миллионов градусов. При таких температурах плазма начинает излучать в диапазоне x-ray, порождая, по сути, феномен рентгеновского пульсара.

Рентгеновские пульсары делятся на два основных класса: одиночные и аккрецирующие. Излучение отдельных пульсаров возникает либо из-за излучения ускоренных заряженных частиц, либо из-за остывания поверхности нейтронной звезды. Аккрецирующие пульсары возникают в тесных двойных звездных системах из нейтронной звезды и ее компании, заполняющего их вещества (плазмы) полость Роша нейтронной звезды. В этой области пространства гравитация нейтронной звезды притяжения преобладает над спутником, в результате чего материя течет от pulsar и, разогреваясь, начинает светиться ярко-в рентген.

Первый pulsar далеко

В обсуждаемой статье, Выписка discovery of an 1.2-s X-ray pulsar в М 31 речь идет только о аккрецирующем x-ray пульсаре. В данных, собранных космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission) в период с декабря 2000 года до февраля 2013 года, были найдены периодические сигналы, которые указывают на возможность существования пульсара. Источник сигнала, обозначаемый как 3XMM J004301.4+413017 (короче — 3X J0043; набор цифр после буквы J-это координаты объекта в системе координат экваториальной), проецируется на один из шариков звездных скоплений, связанных с галактики Андромеда. По оценкам астрономов, спутник от нейтронной звезды достаточно маломассивный и может быть сравнима с нашим Солнцем (примером такой системы может служить пульсар Геркулес X-1 (Her X-1), из которого, правда, чем больше компания, весом порядка двух солнц; кстати, впервые, Геркулес Х-1 было изучено же Ухуру в том же далеком 1971 году).

Независимо от той или другой модели новонайденной системы (на которые еще предстоит уточнить), 3X J0043 можно назвать не только первым аккрецирующим рентгеновским пульсаром в Туманности Андромеды, но и первой нейтронной звезды за пределами следующих районов нашей Галактики с уверенностью определенный период вращения (уровень статистической значимости порядка 6,5 σ).

Пространство телескоп с рентгеновской, XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission) запущен Европейским космическим агентством в сотрудничестве с НАСА на эллиптическую околоземную орбиту 10 декабря 1999 года. Расчетный срок эксплуатации телескопа — два года расширилась в несколько раз, и он по-прежнему в эксплуатацию. Изображение с сайта космоса.ека.int

Во время наблюдений 3X J0043 всего в 35 раз попадал в объективы XMM-Newton. Программное обеспечение анализа данных дал один период пульсации, 1,203830 ± 0,000003, а изучение наиболее длительные периоды наблюдений позволил выявить заметную модуляцию периода пульсара, соответствующие доплеровским изменение, вызванное орбитальным движением в двойной системе с более, чем один день в году. Моделирование путем изменения параметров орбиты, вместе с период вращения дал размере 1,27 дней. Ищу любые визуальные аналогов в данных «Хаббла» и других оптических телескопов не были успешными, таким образом, — подытожил довольно скромных размеров звезды-компаньона (ее абсолютной звездной значения менее -2,5). Несмотря на то, что сигнал приходит из области «заняты» звезды руды, безусловно, утверждать, что система двойной в нем, авторы пока не решаются.

Поиск пульсаров в Туманности Андромеды было произведено уже довольно много времени, однако, до последнего времени безуспешно. Это понятно, что пульсары искал там: это ближайшая большая галактика, по ряду параметров напоминает Млечный Путь. До сих пор в нашей Галактике открыто более двух с половиной тысяч пульсаров (и почти 90% из них — одиночные); в комплекте с тем же числом нейтронов звезды, согласно оценкам, она доходит до миллиарда евро. В Магеллановых Облака, также найдены десятки пульсаров. Там, с помощью гамма-телескопа «Ферми» в конце прошлого года, был найден самый мощный гамма-пульсар.

Источник: P. Esposito et al. Выписка discovery of an 1.2-s X-ray pulsar в М 31 // MNRAS Letters. 2016. Ст. 457. DOI: 10.1093/mnrasl/slv194.

Максим Борисов